文 | 趙晨飛 郭志星

網(wǎng)印水性油墨的研制

文 | 趙晨飛 郭志星

水性油墨的配方

1．固體丙烯酸樹脂水性油墨的配制

在水性油墨的制備工藝中，丙烯酸樹脂具有穩(wěn)定性高、光澤性好、流變性能和表面吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用作連接料。因此采用固體丙烯酸樹脂作為連接料，按表1中的配方調(diào)配水性油墨。

表1 調(diào)配方案一

按表1的配方在常溫下進(jìn)行調(diào)配，不論加入順序，在操作的過程中都會出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象。

經(jīng)過調(diào)查得知該產(chǎn)品需在50～60℃持續(xù)加熱的條件下，先將乙醇、乙醇胺混合均勻，再一邊攪拌一邊加入固體丙烯酸樹脂，待樹脂完全溶解后再加入水進(jìn)行稀釋。

2．原始液體樹脂水性油墨的配制

購得DT-150液體丙烯酸樹脂和液體醇酸樹脂后用于水性油墨的配制。將原料按先加水和染料，再加液體丙烯酸樹脂，最后添加助劑的順序加入燒杯中，經(jīng)攪拌、研磨制得液體丙烯酸樹脂水性油墨Ⅰ。原始液體丙烯酸樹脂水性油墨和原始液體醇酸樹脂水性油墨的調(diào)配比例見表2。

表2 原始液體丙烯酸樹脂水性油墨Ⅰ調(diào)配

接下來用水性油墨Ⅰ制作絲印印品，進(jìn)而測試其相關(guān)性能。用刮板細(xì)度儀、平行玻璃板、平板粘度儀，測試其細(xì)度、流動(dòng)度、粘度三個(gè)性能指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。其中流動(dòng)度需要分加砝碼前和加砝碼后兩次測量，每次需交叉測量兩次。粘度需要分別測試10s、60s、100s時(shí)油墨的鋪展直徑。

表3 原始液體丙烯酸樹脂水性油墨Ⅰ性能測量

由表3可知，不同的染料對油墨的細(xì)度、流動(dòng)度、粘度都有一定影響，其中加入直接灰D的油墨細(xì)度居中，流動(dòng)度最大，粘度最小。由于采用液體醇酸樹脂配制的水性油墨有一種很強(qiáng)的粘連性，甚至?xí)c塑料發(fā)生反應(yīng)，故無法使用平板粘度計(jì)測量其粘度。

3．改性液體樹脂水性油墨的配制

用液體丙烯酸樹脂先配制四組黑色水性油墨，再將四組油墨各自均分為兩份，其中一份作為空白對比，另外一份分別添加液體石蠟、紅燥油、TiO2分散液和醇酸樹脂用于改善水性油墨的光澤度、干燥速度、耐黃變性和耐摩擦性，將得到的四種油墨分別標(biāo)記為水性油墨Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。油墨調(diào)配及助劑添加數(shù)據(jù)見表4、5。

表4 4組原始黑色水性油墨的調(diào)配

表5 4組原墨分配及改性油墨調(diào)配數(shù)據(jù)測量

將表5中的編號從Ⅱ到Ⅴ的原墨和改性油墨作為原料來制作絲印印品，分別測試其耐黃變性和耐摩擦性。

水性油墨性能測試

1．印品耐摩擦性能測試

用原始水性油墨Ⅴ和改性水性油墨Ⅴ制作的絲印印品進(jìn)行耐摩擦性能測試，將樣張裁為50×230mm的紙條，用MCJ-01型摩擦試驗(yàn)機(jī)測試其性能。摩擦實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表7、8。

表7 摩擦實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表1

由上表得知：相比原始水性油墨，改性水性油墨在經(jīng)過相同次數(shù)的摩擦試驗(yàn)后密度變化幅度明顯減小。

表8 摩擦實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表2

由上表知：相比原始水性油墨，改性油墨在經(jīng)過相同次數(shù)的摩擦實(shí)驗(yàn)后密度變化幅度明顯減小。說明少量醇酸樹脂能有效提高油墨的耐摩擦性能。

2．印品耐黃變性能測試

采用自制水性油墨和添加一定質(zhì)量比TiO2分散液的水性油墨作為原料，對比測試TiO2分散液對水性油墨耐黃變性能的改善效果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。

表9 空白紙張耐黃變實(shí)驗(yàn)（對比組）

由上面數(shù)據(jù)得知：空白紙張?jiān)诮?jīng)過相同時(shí)間的黃變實(shí)驗(yàn)后△b*變化幅度明顯較大。

表10 自制水性油墨耐黃變實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)組）

由上述數(shù)據(jù)得知：相比原始水性油墨，改性水性油墨在經(jīng)過相同時(shí)間的黃變實(shí)驗(yàn)后△b*變化幅度明顯減小。說明TiO2分散液確實(shí)能有效提高水性油墨的耐黃變性能。實(shí)驗(yàn)誤差來源有：絲網(wǎng)印刷機(jī)本身、印刷條件及參數(shù)設(shè)定、分散液分散均勻程度、數(shù)據(jù)測量位置及方法。

結(jié)論

1．在不加熱的狀態(tài)下，僅依靠攪拌固體丙烯酸樹脂始終無法全部有效的溶解于水和乙醇中，從而不能起到連接料的作用，甚至出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象，無法形成均勻的黏狀液體混合物。該產(chǎn)品需在50～60℃持續(xù)加熱的條件下，先將乙醇、乙醇胺混合均勻，再一邊攪拌一邊加入固體丙烯酸樹脂，待樹脂完全溶解后再加入水進(jìn)行稀釋。因此需要用到三口燒瓶、攪拌裝置、加熱裝置（三者需配套使用）等實(shí)驗(yàn)儀器。

2．采用液體丙烯酸樹脂作連接料時(shí)，將原料按先加水和染料，再加液體樹脂，最后添加助劑的順序加入燒杯中，經(jīng)攪拌、研磨制得水性油墨。

3．丙烯酸樹脂水性油墨與醇酸樹脂水性油墨相比，細(xì)度較大，流動(dòng)度較小。另外，用醇酸樹脂配制的水性油墨有很強(qiáng)的粘連性，或許可以由此衍生出一種粘連劑。

4．通過耐黃變實(shí)驗(yàn)得知，加入TiO2分散液后測試樣張的△b*值降低，說明TiO2分散液確實(shí)能夠提高水性油墨的耐黃變性能。但有一定的實(shí)驗(yàn)誤差，來源可能是絲網(wǎng)印刷機(jī)本身、印刷條件及參數(shù)設(shè)定、分散液分散均勻程度、數(shù)據(jù)測量位置及方法。

5．通過耐摩擦實(shí)驗(yàn)得知，相比原始水性油墨，改性油墨在經(jīng)過相同次數(shù)的摩擦實(shí)驗(yàn)后密度變化幅度明顯減小，說明少量醇酸樹脂確實(shí)能有效提高油墨的耐摩擦性能。